CN1316679C - 电子设备以及安装印刷电路板的天线 - Google Patents

Abstract

一种PDA(10)包括一个印刷电路板(12)，在其上面，至少具有两个片状的印刷天线(11)的一个印刷天线对，它们接收线性极化信号并且被布置成相互垂直，被安装。在印刷天线(11)的每一个中，至少相互分开的两个天线导体形成一个开口端部。此外，在印刷电路板(12)中，由一个或多个其它模块需要的地线被布置，以至于围绕在天线元件(11)中的每一个中形成矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域，并且，天线元件(11)的每一个被布置和安装，使得余留的一条边毗邻印刷电路板(12)的边缘部分。当PDA(10)能够很有效地接收圆极化信号时，设计中的自由度被大大地扩大，并且小型化能够被实现。

Description

电子设备以及安装印刷电路板的天线

技术领域

本发明涉及到一种具有至少一种通信功能的电子设备以及合并在该电子设备中的一种安装印刷电路板的天线。

背景技术

最近几年中，举例说，如便携式电话的移动通信装置，或者基于所谓的IEEE(电气和电子工程师协会)802.11标准的无线网LAN(局域网)，各种无线通信技术已经有了令人瞩目的发展，基于此，作为为执行无线通信而不可避免地要被提供的部件，与天线元件的相关的各种技术也已经很发达。

作为一个天线元件，例如，一个在圆柱形绝缘体上形成发射电极、表面电极或者类似的电极是已知技术。这种类型的天线元件通常被安装在设备主体的外边并被使用。然而，在这种被安置在外边并被使用的的天线元件中，存在这样一些问题：设备的小型化受阻碍，需要高的机械强度，并且，许多零件被增加。

于是，作为对此进行替换的一种天线元件，能够被表面安装在配备在设备主体的里面的印刷电路板上的片状的天线元件已经被提出。

作为片状的天线元件，已经提出了各种类型，例如：所谓的反F型天线，其中，作为发射电极的导体被形成为反F形状，以及所谓的螺旋状的天线，其中，导体被形成为螺旋状。在这样的片状的天线元件中，通过使用高绝缘系数材料，例如陶瓷，作为基本部件是典型的。然而，在这种类型的天线元件中，有一些缺陷：高绝缘系数材料本身是昂贵的，而其工作是麻烦的，并且，有这样一些问题：生产率低下，而且制造成本增加。

因此，在近几年来，由于光刻技术的提高，为了解决上述缺点的目的，所谓的印刷天线被提出，其中，在两边上具有铜箔的印刷电路板被用作基本部件，并且光刻技术被用于在其上面形成天线的导体(例如，请参见专利文献1：JP-A-5-347509，和专利文献2：JP-A-2002-118411)。

专利文献1揭示了一种印刷天线，其中，通过使用两侧衬底的上面铜箔，形成至少包括一个环形导体部分的天线导体层，通过使用下面铜箔，形成一个接地导体层，并且在两侧衬底的上面和下面铜箔之间的绝缘材料部分被用作绝缘层。在这种印刷天线中，反馈部分形成铜箔在接地导体层的一侧，与接地导体层绝缘，并且，天线导体层的环形导体部分和接地导体层，通过接地导体，被相互连接通过绝缘层。此外，在这种印刷天线中，反馈导体被制成面向从反馈部分通过绝缘层的环形导体部分的里面，并且，包括一个自感应元件和电容器元件的用于消除天线主体部分的电抗和加宽带宽的串联谐振电路，被配备在反馈导体和环形导体部分之间。专利文献1描述了构建如上所述的印刷天线，通过使用电抗补偿方法，能够加宽带宽，制造以后的整体的联合调整就不必要了，并且，天线增益的降低能够被减少。

此外，专利文献2揭示了一种螺旋状天线，其中，多个通孔被平行交替地形成在印刷电路板上，并且，这些通孔的端部如此连接以至于形成一个螺旋为一个整体。这一专利文献2说明：通过构建上述的螺旋形天线，能够配备用作小的移动通信装置的天线元件。

顺便提一下，在近几年中，在便携式电子设备中，例如，所谓的个人数字助理(此后称为PDA)，为了能够从任何地方访问像因特网那样的网络，如前面所述的IEEE802.11标准的无线网LAN的无线通信功能被加入。

在这样的电子设备中，因为在传输的时候执行信号的传送/接收，所以，存在一种担心：在信号的传送一边和接收一边之间，极化面是不同的，并且存在这样一种情况：在接收一边的接收变得困难。因此，在这样的电子设备中，为了即使在传送一边和接收一边相互之间的极化面是不一致的时候能够接收，存在许多这样的情况：用于执行圆极化的而不是所谓的线性极化的信号的传送/接收的天线元件被安装。

作为能够使得圆极化信号传送/接收的天线元件，有一种所谓的接插天线。作为在其上面安装接插天线的电子设备的特定的实例，当使用PDA200时一个说明将被给出，从下面看的它的平面图和截面图被表示在图1中。

如在图中所示，PDA200具有一个基本上是矩形的底盘，并且被构建成这样：两个能够传送/接收圆极化信号的接插天线201a和201b被安置在两个角落附近的区域，相互面向配备在底盘里面的特定的电路板202上。，顺便提一下，从定向差异的观点布置两个接插天线201a和201b，并且，PDA200可以仅配备有一个接插天线。

如上面所述的PDA200，通过使用接插天线201a和201b，能够传送/接收圆极化信号，并且，能够执行无线通信，不需要改变在在传送一边和接收一边之间的极化面。

然而，在近几年中，当执行无线通信的电子设备，包括如PDA这样的移动通信装置，被开发时，重要性已经转移到小型化。

这里，当PDA200被用作为一个实例时，接插天线201a和201b具有一个大约20mm×20mm的主板，并且在它的厚度方向有大约4mm到5mm的长度。因此，在PDA200中，为了安装具有大的面积的接插天线201a和201b，在其它的未在这里示出的各种模块必须被安装时，电路板上的设计中的自由度特别受到限制，并且，因为用于放置具有大约4mm到5mm厚度部件的底盘必须被使用，尤其是在厚度方向上的长度变大，这阻碍了实现小型化。

发明内容

本发明已经对上述环境进行了考虑，并且实现了提供一种电子设备和一个安装印刷电路板的天线的目标，其中，当圆极化信号能够被非常有效地传送和接收时，设计中的自由度被大大地扩大，并且小型化能够被实现。

获得前述目标的本发明的一种电子设备是一个至少具有一种通信功能的电子设备，包括一个印刷电路板，在印刷电路板上，至少有一个包括两个片状天线元件的天线元件对，其中的每一个接收线性极化信号，并且它们被沿着轴向互相垂直安置，并且，用于实现不同功能的各种模块被安装，其特征在于：每一个天线元件具有矩形的横截面，通过至少两个互相分开的天线导体形成一个开口端部，由一个或者多个其它模块需要的地线被布置成围绕在天线元件中的每一个中形成矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域，并且，天线元件被布置和安装成使得在天线元件中的每一个中形成矩形横截面的四条边中的余留的一条边毗邻印刷电路板的边缘部分。

在如上所述的本发明的电子设备中，接收线性极化信号的两个天线元件被沿着轴向互相垂直布置的至少一个天线元件对被安装，使得在厚度方向上的长度尤其被减少，并且，当在与常规的天线元件一样的特征接收圆极化信号的情况下能够接收信号时，更小型化能够被实现。

此外，在如上所述的本发明的电子设备中，作为天线元件，由至少互相分开的两个导体形成的开口端部被安装，以至于能够在开口端部生成一个相对大的电容。因此，在本发明的电子设备中，因为它能够抑制在天线元件中的谐振频率的变化到能够被忽视的程度，所以，对存在于周围的地线的电磁感应的阻抗能够是非常高的，更合适地，地线被布置在附近，并且，通过使用这一地线，它能够实现匹配。然后，在本发明的电子设备中，地线被布置成围绕如上面所述的在天线元件中的形成矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域，使得天线元件的方向性能够按照一个指定的方向被控制，不仅空间差异而且方向差异的效果被获得，并且，由于多个天线元件的安装引起的干扰能够被减少。

这里，组成天线元件对的两个天线元件分别被构建成传送和/或接收具有不同的极化面的线性极化信号，尤其是，他们被构建成传送和/或接收具有互相垂直的极化面的线性极化信号。

此外，组成天线元件对的两个天线元件中的一个天线元件接收第一线性极化信号，而另一个天线元件接收与第一信号相位相差90°的第二线性极化信号。

又，作为天线元件，至少在高度方向互相分开的两个天线导体中的一个能够被使用。

因此，本发明的电子设备的特征在于：每一个天线元件被构建成这样：具有三维结构的导体结构被形成在一个指定的树脂衬底中。

在如上所述的本发明的电子设备中，天线元件的导体结构被制成具有三维结构，使得：即使在使用具有低的绝缘系数的衬底构建天线元件的情况下，它也不变大，并且，带宽变窄也能够被避免。此外，在本发明的电子设备中，它也能够解决由于出现在天线元件的开口端部的电容而阻抗被降低的问题。

特殊地，作为每一个天线元件，其一按这样被使用：多个天线导体被相互连接，能够导电通过一个或多个通孔，一个或多个通孔被配备成从前表面到后表面被钻孔通过树脂衬底，并且，其里面被覆盖有铜箔，使得导体结构被形成。尤其是，作为天线元件，这是需要的：多个天线导体被连接具有一个弯曲形状，通过一个或多个通孔，使得导体结构被形成。顺便提及，作为上述的树脂衬底，用玻璃纤维环氧树脂制成的衬底可以被使用。

此外，为获得前述目标的本发明的安装有印刷电路板的天线是一种安装有与具有至少一种通信功能的设备合在一起的印刷电路板的天线，并且，用于实现多种功能的各种模块被安装在上面，其特征在于：至少一个天线元件对，其中每一个都接收线性极化信号的两个片状天线元件被沿着轴向互相垂直安置、和一个地线，地线被布置成围绕在每一个具有矩形横截面的形状的天线元件中的形成矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域，并且是一个或多个其它模块需要的，被安装，天线元件的每一个的开口端部由至少两个互相分开的天线导体形成，而且，形成矩形横截面的四条边中的余留的一条边被布置成毗邻印刷电路板的边缘部分。

在如上所述的安装本发明的印刷电路板的天线中，至少一个天线元件对被安装，其中，每一个都接收线性极化信号的两个天线元件被布置成沿着轴向互相垂直，尤其使得在厚度方向上的长度能够被减少，并且，当在与常规的天线元件一样接收圆极化信号的情况下能够接收信号时，它能够使得将要与其合在一起的设备更小型化。

此外，在本发明的安装印刷电路板的天线中，作为天线元件，由至少两个互相分开的天线导体形成的开口端部被安装，使得相对大的电容能够被生成在开口端部。因此，在本发明的安装印刷电路板的天线中，因为在天线元件中的谐振频率的变化能够被抑制到能够被忽视的程度，所以，对存在于环绕区域的地线的电磁感应的阻抗能够是非常高的，更合适地，地线被布置在附近，并且，通过使用这一地线，能够实现匹配。然后，在本发明的安装印刷电路板的天线中，地线被布置成围绕在天线元件中的形成矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域，使得天线元件的方向性能够按照一个指定的方向被控制，不仅空间差异而且方向差异的效果能够被获得，并且，由于多个天线元件的安装引起的干扰能够被减少。

附图说明

图1为接插天线被安装在上面的常规的PDA的平面图，以及，从下面看的截面图。

图2为表示本发明的实施例的PDA的平面图，以及，从下面看的截面图。

图3为在图2中表示的PDA和配备有两个接插天线的常规的PDA的平面图，以及，从下面看的截面图。并且，用于比较这两个PDA的视图。

图4为安装在图2中表示的PDA上的一个印刷天线的附近区域的主要部分的平面图。

图5为四个印刷天线被安装在上面的印刷电路板的平面图，并且是解释状态的视图，其中，四个印刷天线被安装在沿印刷电路板的外围提供的地带，以致于免除地线。

图6为安装在与在图2中表示的与PDA合在一起的安装在印刷电路板上的印刷天线的平面图。

图7为印刷天线的底视图。

图8为用于解释在板的里面的印刷天线的导体结构的透视图。

图9为印刷天线的截面图，并且是用于解释由两个天线导体形成的开口端部的视图。

图10为印刷天线被安装在上面的印刷电路板中的部分区域的平面图。

图11为常规的天线元件被安装在上面的常规的印刷电路板中的部分区域的平面图，并且，是用于解释在印刷电路板上的天线元件的安排位置以及这时的发射电场的状态的视图。

图12A为用于解释用于仿真的印刷天线被安装在上面的印刷电路板的结构的视图，并且，是印刷电路板的平面视图。

图12B为用于解释用于仿真的印刷天线被安装在上面的印刷电路板的结构的视图，并且，是印刷电路板的侧视图。

图13A为解释通过使用在图12A和12B中所表示的印刷电路板的通过仿真获得的发射电场的状态的等高线图，并且，是当从上面观察印刷电路板时对应于图12A的等高线图。

图13B为解释通过使用在图12A和12B中所表示的印刷电路板的通过仿真获得的发射电场的状态的等高线图，并且，是当从侧面观察印刷电路板时对应于图12B的等高线图。

图14为四个印刷天线被安装在上面的印刷电路板的平面图，并且是用于解释印刷天线被这样布置的状态的视图：在四个印刷天线的每一个中，至少三条边的环绕区域被地线围绕，并且，剩余的一条边毗邻印刷电路板的边缘部分。

图15是由不同于在图10中所表示的印刷电路板的一种设计形成的印刷电路板中的部分区域的平面图。

具体实施方式

此后，本发明应用的特定的实施例将通过附图进行详细说明。

本实施例是一种具有至少一种通信功能的电子设备，通信功能如按照所谓的IEEE(电气和电子工程师协会)802.11标准的无线网LAN(局域网)。这一电子设备与指定的印刷电路板合并在一起，印刷电路板上有片状的天线元件，称为所谓的印刷天线，其中，当基本部件被安装时，天线导体被构建和形成在一个指定的树脂衬底上。

这里，作为这一天线元件，一种单独传送和接收所谓的线性极化信号被使用。在电子设备中，至少两个这样的天线元件被配备，并且，这些天线元件分别被布置成传送/接收信号，以至于当一个圆极化信号能够被传送和接收时，设计中的自由度大大地扩大，并且，更小型化能够被实现。此外，这一电子设备能够使得圆极化信号传送/接收，并且，作为天线元件，合并不容易受存在于环绕区域地线影响的天线元件，更合适活跃地使用存在于环绕区域中的地线实现匹配，并实现极好的方向性，于是，不仅空间差异而且方向差异的效果被获得，由于安装多个印刷天线引起的干扰被减少，并且，非常有效的传送/接收能够被实现。

顺便提及，在下面将进行说明，为了解释方便而使用所谓的个人数字助理(此后称为PDA)作为电子设备的特定实例。此外，通常，因为用于传送的天线和用于接收的天线相互具有可逆的性质，在下面，为了解释方便，将给出着重于信号接收的说明。

如图2的平面图和从下面看到的截面图中所示，PDA10具有一个基本上是矩形的底盘，和四个印刷天线11a、11b、11c和11d，每一个印刷天线接收线性极化信号，与一个或多个未在图中给出的用于实现PDA10功能其它模块例如RF(射电频率-Radio Frequency)模块一起，被安装在一个指定的印刷电路板12上，印刷电路板12被合在底盘的里面。

这四个印刷天线11a、11b、11c和11d中的每一个具有一个呈矩形的主板，例如矩形的尺寸为3mm×8.8mm，在厚度方向上具有约0.6mm的长度，并且被布置成这样：主板的长边毗邻印刷电路板12的边缘部分。即：在PDA10中，两个印刷天线11a和11b分别被安置成沿轴向互相垂直，使得具有不同极化面的信号能够被各自的印刷天线11a和11b接收。此外，相似地，在PDA10中，两个剩余的印刷天线11c和11d被安置成沿轴向互相垂直，使得具有不同极化面的信号能够被各自的印刷天线11c和11接收。

这里，因为圆极化波是由于水平极化波和垂直极化波按90°换相并把它们结合而形成的，应该注意到这样一个事实：当接收具有极化面相互垂直的线性极化信号的两个天线元件被安置成沿轴向相互垂直时，并且给出具有按90°换相的信号，圆极化信号能够被接收。这是基于与所谓的绕杆天线相同的原理，其中，当相互按90°换相时，所谓的偶极天线被布置成呈交叉形状。

于是，PAD10被结构成这样：印刷天线11a接收第一信号，而印刷天线11b接收与第一信号有90°相位差的第二信号，又，印刷天线11c接收第一信号，而印刷天线11d接收第二信号。即：在PAD10中，由两个印刷天线11a和11b制成的印刷天线对以及由两个印刷天线11c和11d制成的印刷天线对中的每一个，具有对应于接收圆极化信号的一个接插天线的功能。这时，通过四个印刷天线11a、11b、11c和11d，PDA10至少具有空间差异的效果，并且还能够接收圆极化信号。

在如上所述的包括印刷天线11a、11b、11c和11d的PDA10中，因为印刷天线11a、11b、11c和11d被结构成如上所述的约0.6mm的厚度，如在图3中所示，与包括具有相似接收特征的两个接插天线21a和21b的常规的PDA20相比较，它能够被形成得更薄，并且，更小型化能够被实现。

此外，在PDA10中，尽管将在后面详细描述，印刷天线11a、11b、11c和11d分别被布置成靠近地线。于是，在PDA10中，在印刷天线11a、11b、11c和11d的每一个的主板的尺寸是如上面所述的3mm×8.8mm的情况中，安装印刷天线11a、11b、11c和11d中的每一个的区域能够被制成如印刷天线11d附近区域的在图4中所示的约6mm×8mm的区域，在具有有限面积的印刷电路板上，能够确保可以被分配给各种其它模块的区域，小型化能够被实现，并且，在设计中的自由度也能够被提高。

现在，虽然通过包括如上面所述的四个印刷天线11a、11b、11c和11d，PDA10能够接收圆极化信号，如果没有其它问题，那么，下面的问题仍然存在。

将要考虑印刷天线被安装在指定的印刷电路板上的情况。通常，印刷天线对存在于环绕区域中的地线的电磁感应是灵敏的，并且，地线的存在改变它的性质。因此，在印刷天线被安装在上面的印刷电路板中，通常，在印刷电路板上的设计通常被设计成这样：地线即另一个金属导体，不配备在印刷天线被安装处的环绕区域中。换言之，在印刷电路板中，各种其它模块需要的地线不存在于其中的专用地带被配备在印刷电路板上，并且，印刷天线被安装在这一地带。

于是，如上面所述，在四个印刷天线被安装在印刷电路板上的情况中，例如，它们如图5中所示的那样。即：四个印刷天线11a、11b、11c和11d被安装在沿着印刷电路板的外围配备的地带32上，以至于免除了由图中的斜线部分所示的地线。在这种情况中，从各自的天线11a、11b、11c和11d发射的发射射电场达到具有一个8-字形的偶极方式。

这里，当考虑通过结合引起偶极型方向性发生在如上所述的印刷电路板30上的线性极化印刷天线11a、11b、11c和11d形成的圆极化天线的差异时，虽然空间差异效果能够被获得，但是方向差异效果几乎不能够被获得。这是因为：通过由印刷天线31a和31b制成的印刷天线对的圆极化天线的方向性以及通过由印刷天线31c和31d制成的印刷天线对的圆极化天线的方向性变成相同的。

此外，在通过结合如上所述的印刷天线11a、11b、11c和11d形成的圆极化天线中，也存在一个问题：从印刷天线11a、11b、11c和11d的安排位置和谐振方向的关系来看，情况发生在形成相互差异干扰的两对印刷天线中。即：通过印刷电路31a的谐振发生在由图的箭头a指示的方向，通过印刷电路31b的谐振发生在由图的箭头b指示的方向，通过印刷电路31c的谐振发生在由图的箭头c指示的方向，通过印刷电路31d的谐振发生在由图的箭头d指示的方向，使得在印刷电路板30中，干扰发生在印刷电路板30的中央附近的广泛的范围中。

然后，为了避免这样的问题，作为安装在PDA10上的印刷天线11a、11b、11c和11d以及这些印刷天线11a、11b、11c和11d被安装在上面的印刷电路板，下面描述的内容被建议。

首先，在详细解释印刷电路板之前，参考图6到9，印刷天线11a、11b、11c和11d将被说明。顺便提及，在下面，为了把安装有与印刷天线11a、11b、11c和11d在一起的用于实现PAD10功能的其它模块的印刷电路板，与用作印刷天线11a、11b、11c和11d的基础部件的印刷电路板区分开，用作印刷天线11a、11b、11c和11d的基础部件的印刷电路板将仅仅称为衬底并将进行说明。此外，在下面，为了说明方便，印刷天线11a、11b、11c和11d将被统称为印刷天线11并将进行说明。

印刷天线11能够通过使用任何类型的基础部件被构建，只要它通常被用作印刷电路板的基础部件。尤其是，印刷天线11是使用在两边具有铜箔的所谓的刚性衬底构建，例如，按照松下电气制造株式会社(National Electrical Manufactures Association(NEMA))的由符号XXP、XPC或类似物定义的酚醛纸衬底，由符号FR-2定义的纸质聚酯衬底，由符号FR-3定义的纸质环氧衬底，由符号CEM-1定义的玻璃纸质合成环氧衬底，由符号CHE-3定义的玻璃无妨纸质合成环氧衬底，由符号G-10定义的玻璃织物环氧衬底，或者由符号FR-4定义的玻璃织物环氧衬底。顺便提及，在这些材料中，具有小的吸水性、小的尺寸变化、和自阻燃的玻璃织物环氧衬底(FR-4)是最需要的。

如在图6的平面图中所示，印刷天线11被结构成这样：如上面所述，具有如矩形的薄板衬底被蚀刻，使得作为发射电极的多个天线导体51、52、53、54和55被形成为被暴露在衬底的前表面上。尤其是，在印刷天线11中，基本上是C-字形的天线导体51和矩形天线导体52、53、54和55被形成在衬底上。此外，如在图7的底视图中所示，印刷天线11被构建成这样：作为发射电极的多个矩形天线导体56、57、58、59、60、61和62被形成为被暴露在衬底的后表面上。在它们之中，天线导体61被用作馈给电极，而天线导体62被用作接地电极。

又，在印刷天线11中，多个通孔51₁、51₂、52₁、52₂、53₁、53₂、54₁、54₂、55₁、和55₂，镀有铜箔的里面，被配置成从前表面到后表面被钻孔通过衬底。尤其是，在印刷天线11中，通孔51₁、52₁、52₂、54₁、和54₂被钻孔在基本上有规则的间隔的一条直线上，通孔51₂、53₁、53₂、55₁、和55₂被钻孔在基本上有规则的间隔的一条直线上，而包括通孔51₁、52₁、52₂、54₁、和54₂的通孔组以及包括通孔51₂、53₁、53₂、55₁、和55₂的通孔组被安排成互相平行。

然后，通孔51₁被这样钻孔：配备在衬底的前表面一边上的天线导体51的一端被制成起始点，配备在衬底的后表面一边上的天线导体57的一端被制成结束点，而通孔51₂被这样钻孔：天线导体51的其它端被制成起始点，并且配备在后表面一边上的天线导体58的一端被制成结束点。此外，通孔52₁被这样钻孔：配备在衬底的前表面一边上的天线导体52的一端被制成起始点，而天线导体57的其它端被制成结束点，而通孔52₂被这样钻孔：天线导体52的其它端被制成起始点，并且配备在后表面一边上的天线导体59的一端被制成结束点。此外，通孔53₁被这样钻孔：配备在衬底的前表面一边上的天线导体53的一端被制成起始点，而天线导体58的其它端被制成结束点，而通孔53₂被这样钻孔：天线导体53的其它端被制成起始点，并且配备在后表面一边上的天线导体60的一端被制成结束点。此外，通孔54₁被这样钻孔：配备在衬底的前表面一边上的天线导体54的一端被制成起始点，而天线导体59的其它端被制成结束点，而通孔54₂被这样钻孔：天线导体54的其它端被制成起始点，并且配备在后表面一边上的天线导体61的一端被制成结束点。此外，通孔55₁被这样钻孔：配备在衬底的前表面一边上的天线导体55的一端被制成起始点，而天线导体60的其它端被制成结束点，而通孔55₂被这样钻孔：天线导体55的其它端被制成起始点，并且配备在后表面一边上的天线导体62的一端被制成结束点。

换言之，在印刷天线11中，天线导体51和57被相互连接成能够导电通过通孔51₁，而天线导体51和58被相互连接成能够导电通过通孔51₂。此外，在印刷天线11中，天线导体52和57被相互连接成能够导电通过通孔52₁，而天线导体52和59被相互连接成能够导电通过通孔52₂。此外，在印刷天线11中，天线导体53和58被相互连接成能够导电通过通孔53₁，而天线导体53和60被相互连接成能够导电通过通孔53₂。又，在印刷天线11中，天线导体54和59被相互连接成能够导电通过通孔54₁，而天线导体54和61被相互连接成能够导电通过通孔54₂。此外，在印刷天线11中，天线导体55和60被相互连接成能够导电通过通孔55₁，而天线导体55和62被相互连接成能够导电通过通孔55₂。于是，印刷天线11被结构成这样：天线导体51、52、53、54、55、57、58、59、60、61和62被连接成相互能够导电。

更明确地，如表示衬底里面的图8中所示，通过形成一系列的导体结构来构建印刷天线11成这样：连接呈弯曲形状(梳齿形状)的通过多个通孔51₁、51₂、52₁、52₂、53₁、53₂、54₁、54₂、55₁、和55₂的多个天线导体51、52、53、54、55、57、58、59、60、61和62被联结成以天线导体为中央的基本上为一个C-字形。

通常，在使用具有低的绝缘系数的衬底构建天线元件的情况中，为了确保增益，考虑到存在于环绕区域中的地线的电磁感应，必须形成一个长的导体结构，据此，天线元件变大。另一方面，在印刷天线11中，具有三维结构的导体结构被形成，使得阻抗能够被增加，直到这样一个值：天线能够经受住存在于环绕区域中的地线的电磁感应。于是，印刷天线11能够被更小型化并制成薄的，而且能够避免带宽变窄。

在如上所述的印刷天线11中，天线导体51和56被安置成相互被分隔开，使得开口端部被形成。尤其是，在印刷天线11中，如在图9的截面图中所示，通过焊料或类似物，天线导体56被直接焊接到印刷电路板12，如图中的虚线所示，而天线导体51被配置成按照衬底的厚度的高度方向上与天线导体56部分地分隔开。这时，在印刷天线11中，相对大的电容被生成在天线导体51和56之间。

这里，在印刷天线11中，最大的电压被生成在由天线导体51和56形成的开口端部，并且，在这一开口端部被配备在安装作为不同的模块的部分的另外的金属体70的附近的情况中，例如接地电极，在印刷电路板12上，杂散电容被生成。

然而，在印刷天线11中，天线导体11和56被相互分隔开，活跃地形成大的电容，于是，即使电磁感应发生在天线导体56和金属体70之间的距离中，谐振频率的变化也能够被抑制到能够被忽视的程度。于是，在印刷天线11中，对存在于环绕区域中的地线的电磁感应的阻抗能够是非常高的，更合适地，地线被安置在附近并且这一地线能够实现匹配。

顺便提及，在印刷天线11中，如上面所述，虽然由于天线导体51和56之间的电容的生成而阻抗被降低，但是，具有三维结构的导体结构被形成，使得这一问题能够被解决。

通过把天线导体56、57、58、59、60、61、和62被形成为暴露其上的后表面一边，用焊料或类似物焊接到印刷电路板12，如上所述的印刷天线11被安装在印刷电路板12上

现在，下面将详细说明如上所述的印刷天线11被安装在印刷电路板12上。

如上所述，印刷天线11对存在于环绕区域的地线的电磁感应具有非常高的阻抗，更合适地，使用这一地线能够实现匹配。因此，例如在印刷电路板12中，如在图10中所示，印刷天线11被安装在地线附近，地线是其它模块需要的，在图中用斜线表示。

这里，考虑到包括常规天线元件被安装在印刷电路板上的情况。例如，如在图11中所示，常规天线元件101经常被安装在靠近印刷电路板102的角落的区域和地线不存在于环绕区域中的区域。在这一情况中，发射电场达到具有一个8-字形的偶极方式，如在图中虚线所示。于是，在常规天线元件101中，所提供的电功率的一半被丢失。

另一方面，在印刷电路板12中，地线被布置成围绕印刷天线11的环绕区域的一个余留区域，除了部分区域以外。例如，在印刷电路板12中，如前面在图10中所示，地线被布置成围绕在具有表示矩形的截面的天线11中的形成矩形截面的四条边中的至少三条边的环绕区域。然后，在印刷电路板12中，印刷天线11被布置成这样：印刷天线11的余留的一条边毗邻印刷电路板12的边缘部分。

在印刷电路板12中，在印刷天线11和环绕的地线被布置成如上面所述的情况中，电流流过印刷天线11的天线导体，使得：不是由在印刷天线11环绕区域中的地线围绕的区域附近，即：印刷电路板12的边缘部分被激活。由此，在印刷电路板12中，发射电场不具有偶极方式，如在图中的虚线所示，发射电场被形成为在被发射的一个方向的气球形状。即：印刷电路板12能够被操作，使得：印刷天线11仅在一个指定的方向具有方向性。

为了明确地确认方向性的状态，本申请人使用指定的印刷电路板进行了模拟。如在平面图12A和侧视图12B中所示，使用印刷电路板12进行模拟，印刷电路板的材料是FR-4，其形状是薄板形，薄板的尺寸为51mm长×38mm宽×0.8mm厚。此外，在这一模拟中，如在图12A中的斜线所示，地线被布置在印刷电路板12的前和后表面上。以至于围绕在其截面是矩形的印刷天线11中的形成矩形截面的四条边中的三条边的环绕区域。顺便提及，因为这一模拟是为了确认印刷天线11的特性而进行的，所以，不是四个印刷天线11被安装在印刷电路板12上，而是一个印刷天线11被安装并进行模拟。

在这种情况中，发射电场的轮廓图被求得，并且，如图13A和13B的结果被获得。顺便提及，图13A对应于图12A，并且表示当从上面观察印刷电路板12时的发射电场，而图13B对应于图12B，并且表示当从侧面观察印刷电路板12时的发射电场。此外，在图13中，印刷电路板12的水平方向是一条x-轴，垂直方向是一条y-轴，并且，厚度方向是z-轴。

从这些图可以知道：发射电场明显不同于8-字形的偶极方式，并且，当印刷电路板12成为发射源时，形成为一个气球的形状，在x-y的平面上的+y方向上扩大。顺便提及，由此结果，大约2.06dBi的增益被获得。例如，在印刷电路板12被应用于LAN卡的情况中，虽然-x方向变成丢失万向，因为它与+y方向比较是小的，所以，应该明白：印刷电路板12有效地使用提供的电力。

如上面所述，在印刷电路板12中，地线被布置，以至于围绕印刷天线11的环绕区域的余留的区域，除了部分区域以外，使得提供到印刷天线11的电力的大的丢失能够被避免，电力能够被有效地使用，并且，极好的方向性能够被实现，而且，灵敏性能够被提高。在印刷电路板12中，没有必要提供一个专用的场地，其中，由其它模块需要的地线不存在，并且，没有必要设计地线不存在于环绕区域的自己设想的天线元件。而且，在设计方针中提出一个相当新的概念。

前述的PDA10与印刷电路板12合并，如上所述的印刷天线11被安装在上面。换言之，PDA10与一个圆极化天线合并，而圆极化天线由接收线性极化信号的两个线性极化天线和地线边缘部分构建。由此，PDA10能够解决前述的差异和干扰问题。

即：在PDA10中，如在图14中所示，印刷天线11a、11b、11c、和11d被布置在印刷天线12上，使得：由图中的斜线部分表示的地线围绕在印刷天线11a、11b、11c、和11d的每一个中的至少三条边的环绕区域，而剩余的一条边毗邻印刷电路板12的边缘部分。

这里，当考虑通过结合如上所述的印刷电路板12上的印刷天线11a、11b、11c、和11d形成的圆极化天线的差异时，因为印刷天线11a、11b、11c、和11d分别具有高的方向性，除了空间差异效果以外，方向差异效果也能够被获得。

此外，如上面所述，印刷天线11a、11b、11c、和11d的每一个激活印刷天线12的边缘部分。于是，通过印刷天线11a的谐振发生在图中由箭头e指示的方向上，通过印刷天线11b的谐振发生在图中由箭头f指示的方向上，通过印刷天线11c的谐振发生在图中由箭头g指示的方向上，通过印刷天线11d的谐振发生在图中由箭头h指示的方向上。如上面所述，在PDA10中，因为通过印刷天线11a、11b、11c、和11d的每一个的谐振发生在它们位于其中的印刷电路板12的边缘部分，所以，这就能够减少在印刷天线11a、11b、11c、和11d中的一个和位于不同于印刷天线本身所位于的边缘部分的另一个边缘部分的印刷天线之间的干扰。

如上面所述，作为本发明的实施例说明的PDA10，包括接收线性极化信号的印刷天线11a、11b、11c、和11d，并且，在这些印刷天线11a、11b、11c、和11d中，两个印刷天线11a和11b被布置成沿轴互相垂直，并且被构建成以致于分别接收极化面互相垂直以及相位相差90°的信号，而且，两个剩余的印刷天线11c和11d被布置成沿轴互相垂直，并且被结构成以致于分别接收极化面互相垂直以及相位相差90°的信号，于是，与安装常规的接插天线的情况相比较，尤其能够减少在厚度方向上的长度，并且，当在类似于安装常规接插天线的特征的情况下能够接收圆极化信号时，更小型化能够被实现。

此外，PDA10包括印刷天线11a、11b、11c、和11d，其中，由两个天线导体51和56形成开口端部，使得这些印刷天线11a、11b、11c、和11d能够分别被处理为不容易受存在于环绕区域中的地线影响，更合适地，活跃地使用存在于环绕区域中的地线实现匹配。因此，在PDA10中，在方案的设计阶段，没有必要提供其它模块需要的地线不存在其中的专用地带，使得灵活的方案成为可能，此外，地线被布置以至于围绕如上所述的开口端部被形成其中的印刷天线11a、11b、11c、和11d的每一个的环绕区域的余留区域，除了部分区域以外，使得：优良的方向性被实现在各自的印刷天线11a、11b、11c、和11d中，不仅获得空间差异的效果而且获得方向差异的效果，由于多个印刷天线11a、11b、11c、和11d的安装而引起的干扰被减少，并且，很有效的接收能够被实现。

如上面所述，PDA10使得实现小型化容易，能够大大地扩大设计中的自由度，并且，在设计和电源的限制严峻的形势下是非常有效的。

进一步，因为PDA10把使用便宜的印刷电路板的印刷天线11a、11b、11c、和11d合并为基本部件，所以，天线元件的工作是容易的，此外，通过使用印刷电路板12的制造过程能够制造该天线元件，并且，全部的制造成本能够被大大减少。

顺便提及，本发明不被限制于前述的实施例。例如，在前述的实施例中，虽然已经给出了结构的说明，其中，两个印刷天线11a和11b分别接收极化面互相垂直的信号，而两个剩余的印刷天线11c和11d分别接收极化面互相垂直的信号，信号的极化面不可能总是互相垂直。这是因为正交状态的极化面的变化能够被相位的变化补偿。于是，该结构可以是这样的：线性极化信号分别被两个天线元件接收，并且，更合乎愿望地，该结构可以是这样的：极化面互相垂直的两个信号被接收。

此外，在前述的实施例中，虽然已经给出了有关采取四个印刷天线11a、11b、11c和11d被安装的说明，但是，这是为了实现与通过安装两个接插天线获得差异效果的环境相同效果。于是，本发明能够被应用于任何情况，只要至少一个天线对被安装在用于接收线性极化信号的两个天线元件中，它们具有相互垂直的极化面和相位相差90°，沿州相互垂直布置。

又，在前述的实施例中，虽然已经给出了有关印刷天线被用在天线元件的说明，但是，本发明不被限制于该印刷天线，而任何天线元件能够被应用，只要它是一种能够被表面安装在印刷电路板上的片状的天线元件。

此外，在前述的实施例中，虽然已经给出了这种情况的说明：其中，印刷天线的截面呈矩形，并且在这样的情况中，地线被布置，以至于围绕印刷天线中的形成矩形截面的四条边中的至少三条边的环绕区域，在印刷天线的截面呈矩形的情况中，例如，如在图15中的斜线所示，本发明可以是这样：地线被布置，以至于围绕除了在天线元件81中的形成矩形截面的四条边中的三条边的环绕区域以外的余留的一条边的部分的环绕区域，并且，一条边被布置成毗邻印刷电路板的一个边缘部分，而且，本发明能够被应用于任何一种安排，只要地线被布置，以至于围绕天线元件中的形成矩形截面的四条边中的至少三条边的环绕区域，并且，剩余的一条边毗邻印刷电路板的一个边缘部分

又，在前述的实施例中，虽然已经给出了有关印刷天线的说明，其中，串联的导体结构按这样形成：连接相互形成弯曲形状(梳齿形状)的通过多个通孔的多个天线导体被联结成基本上为一个C-字形，在本发明中，作为天线元件的导体结构，任何结构能够被应用在合适地实现匹配环绕地线的条件之下，例如，多层衬底被使用并且包括开口端部的指定的导体结构被形成的情况也能够被应用。

在任何情况中，作为天线元件，任何元件能够被使用，只要在合适地实现匹配环绕地线的条件之下，由至少两个互相分开的天线导体形成一个开口端部，更合乎愿望地，任何元件能够被使用，只要表示三维结构的导体结构被形成。此外，这时，作为天线元件，开口端部不可以通过在高度方向上至少安排互相分开的两个天线导体形成，但是，通过安排具有相同高度并且在一个平面上是相互分开的两个天线导体，可以形成一个开口端部。

又，在前述的实施例中，虽然已经给出了注意到通过印刷天线11a、11b、11c和11d接收信号时的说明，但是，这是不必说的：印刷天线11a、11b、11c和11d能够传送信号。

因此，在前述的实施例中，虽然已经给出了PDA10被用作为电子设备时的说明，但是，这是不必说的：本发明能够被应用到包括如便携式电话的任何电子设备。

如上面所述，这是不必说的：在不背离要点的范围以内，本发明能够被适当地修改。

Claims (18)

1、一种至少具有一种通信功能的电子设备，包括：

一个印刷电路板，在印刷电路板上，至少一个包括两个片状的天线元件的天线元件对，其中的每一个传送和/或接收线性极化信号，并且它们被沿着轴向互相垂直安置，并且，用于实现不同功能的各种模块被安装，其特征在于：

每一个天线元件具有一个有矩形横截面的形状，通过至少两个互相分开的天线导体形成一个开口端部，

由一个或者多个其它模块需要的地线被布置成围绕在天线元件中的每一个中形成的矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域，并且，天线元件被布置和安装使得在天线元件中的每一个中的形成矩形横截面的四条边中的余留的一条边毗邻印刷电路板的边缘部分。

2、一种按照权利要求1的电子设备，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件分别传送和/或接收线性极化信号，这些线性极化信号在极化面中是相互不同的。

3、一种按照权利要求2的电子设备，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件分别传送和/或接收线性极化信号，其中，极化面是相互垂直的。

4、一种按照权利要求1的电子设备，其特征在于：

组成天线元件对的两个天线元件中的一个传送和/或接收第一线性极化信号，和

另一个天线元件传送和/或接收第二线性极化信号，第二线性极化信号与第一信号相位相差90°。

5、一种按照权利要求1的电子设备，其特征在于：在高度方向上，至少两个天线导体是互相分开的。

6、一种按照权利要求1的电子设备，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件中的每一个被结构成这样：具有三维结构的导体结构被形成在一个指定的树脂衬底上。

7、一种按照权利要求6的电子设备，其特征在于：在组成天线元件对的两个天线元件的每一个中，导体结构被形成这样：多个天线导体被互相连接，能够导电通过一个或多个通孔，一个或多个通孔被配备成从前表面到后表面被钻孔通过树脂衬底，并且，其里面被覆盖有铜箔。

8、一种按照权利要求7的电子设备，其特征在于：在组成天线元件对的两个天线元件的每一个中，多个天线导体被连接形成弯曲形状通过一个或多个通孔，使得导体结构被形成。

9、一种按照权利要求6的电子设备，其特征在于：树脂衬底用玻璃纤维环氧树脂制成。

10、一种安装有与至少具有一种通信功能的电子设备合并在一起的印刷电路板的天线，并且，用于实现多种功能的多个模块被安装在上面，其特征在于：

至少一个天线元件对，其中两个片状的天线元件的每一个传送和/或接收线性极化信号，被沿着轴向互相垂直安置，和：

被布置成围绕在具有以矩形横截面的形状的天线元件的每一个中的形成矩形横截面的四条边中的三条边、或四条边中的三条边及余留的一条边的部分环绕的区域的地线被安装，并且，地线是一个或多个其它模块需要的，

每一个天线元件的一个开口端部，由至少两个互相分开的天线导体形成，并且，形成矩形横截面的四条边中的余留的一条边被布置成毗邻印刷电路板的边缘部分。

11、一种按照权利要求10的安装印刷电路板的天线，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件分别传送和/或接收在极化面中相互不同的线性极化信号。

12、一种按照权利要求10的安装印刷电路板的天线，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件分别传送和/或接收极化面相互垂直的线性极化信号。

13、一种按照权利要求10的安装印刷电路板的天线，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件中的一个传送和/或接收第一线性极化信号，和：

另一个天线元件传送和/或接收与第一信号相位相差90°的第二线性极化信号。

14、一种按照权利要求10的安装印刷电路板的天线，其特征在于：在高度方向上，至少两个天线导体是互相分开的。

15、一种按照权利要求10的安装印刷电路板的天线，其特征在于：组成天线元件对的两个天线元件中的每一个被构建成这样：表示为三维结构的导体结构被形成在一个指定的导体衬底上。

16、一种按照权利要求15的安装印刷电路板的天线，其特征在于：在组成天线元件对的两个天线元件中的每一个中，导体结构被形成成这样：多个天线导体被互相连接，能够导电通过一个或多个通孔，一个或多个通孔被配备成从前表面到后表面被钻孔通过树脂衬底，并且，其里面被覆盖有铜箔。

17、一种按照权利要求16的安装印刷电路板的天线，其特征在于：在组成天线元件对的两个天线元件的每一个中，多个天线导体被连接形成弯曲形状通过一个或多个通孔，使得导体结构被形成。

18、一种按照权利要求15的安装印刷电路板的天线，其特征在于：树脂衬底用玻璃纤维环氧树脂制成。

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